某微污染水源自来水厂的纳滤深度处理效果研究

采用一级四段纳滤组合工艺处理南方某微污染水源自来水厂的传统净水工艺段出水,考察了纳滤膜工艺对出水水质的提升效果.结果表明,纳滤对常规水质指标与微量有机物有较好的去除效果,对混凝沉淀池出水中TOC和UV_(254)的去除率在95%以上(出水TOC≤0.3 mg·L~(-1),UV254≤0.005 cm~(-1));对卤乙酸、三卤甲烷前体物、多环芳烃和有机氯农药的截留率分别在62%、85%、50%和95%左右,使用UMU-SOS测试的出水遗传毒性低于检出限,不同段纳滤膜对相对分子质量较大的消毒副产物前体物与有机氯农药的去除率未呈现明显差异,但对相对分子质量较小的多环芳烃去除效果呈现明显差异,表明纳滤主要依靠物理截留去除水中相对分子质量较大的有机物,对相对分子质量较小的有机物则存在较大的局限性.与之相比,水厂目前使用的双级臭氧-生物活性炭深度处理工艺对传统净水工艺出水中多环芳烃、有机氯农药、遗传毒性的去除截留率分别仅为17%、62%、80%左右,显示纳滤对微量有机物的去除效果更为理想.     

提供生物稳定饮用水的最佳工艺

研究由预处理、常规处理和深度处理组合而成的 7种不同工艺对饮用水源水中可生物同化有机碳 ( AOC)的去除效果 .试验表明 :生物陶粒预处理对 AOC具有较高的去除率 ,达到 45%左右 ,如果在它之前先经过预臭氧化 ,生物处理的去除率可增大到 58.4% ;常规处理对 AOC的去除非常有限 ,去除率平均在 2 0 %左右 ;新活性炭单元因其吸附作用对 AOC的去除效果稳定在30 %左右 ,如和臭氧氧化连用 ,去除效果能提高到 50 %以上 ;包括了常规处理、生物预处理、预臭氧和臭氧活性炭的组合工艺对AOC的去除效果最好 ,达到 86% .因此臭氧氧化、生物炭和生物处理是提高饮用水生物稳定性的重要手段 ,并以本试验结果为依据提出了对于不同的水源水所采用的最佳工艺 .     

原水中DOM的分子量分布及深度处理去除特性

DOM是自来水厂消毒副产物的主要前驱物质,其分子量分布亦是表征水质特性的重要手段。在各个季节不同水质条件下,采用凝胶渗透色谱仪(GPC)对重庆主城区嘉陵江上下游两个水厂的原水,及深度处理各个处理阶段出水中的溶解性有机物(DOM)分子量分布进行了测定。结果发现原水中分子量分布主要集中在1 316~1 643道尔顿和480~577道尔顿两个较窄区域。在臭氧-活性炭深度处理和超滤膜过滤系统两种深度处理工艺流程中,各个处理阶段出水中分子量的分布几无变化,一直处于稳定分布状态。相比常规处理工艺,臭氧-活性炭深度处理工艺较大提高了原水中高锰酸盐指数和DOM的去除率;深度膜处理工艺对DOM的去除率的提高则相对有限,主要还是依赖混凝沉淀和砂滤池去除原水中DOM。     

臭氧-生物活性炭对有机物分子量分布的影响

测定了南方某水厂中试规模的臭氧-生物活性炭工艺不同处理阶段(原水、沉淀水、砂滤水、臭氧化水、生物活性炭出水)有机物(TOC和UV254)的分子量(MW)分布.分析了原水中生物可同化有机碳(AOC)的分子量分布.结果表明,AOC主要属于天然有机物(NOM)中MW<1kDa的部分.MW<1kDa的部分占可溶解性有机碳(DOC)的53%～67%,而AOC只占DOC的2.65%～5.91%,表明去除大部分DOC的臭氧-生物活性炭工艺并不能有效去除AOC.     

长江原水臭氧-生物活性炭挂膜中试研究

为了探究面向长江水源的臭氧-生物活性炭深度处理工艺的挂膜技术,进行了长江原水常州段的臭氧-生物活性炭挂膜中试研究.结果表明,在挂膜前期,由于炭柱的物理吸附作用逐渐饱和,炭柱对DOC(溶解性有机碳)、UV_(254)和COD_(Mn)(高锰酸盐指数)的去除率逐渐降低,对氨氮几乎没有去除,在挂膜中后期,由于活性炭上生物膜逐渐成熟,生物降解起主导作用,有机物和氨氮去除率升高并趋于稳定.90 d后,炭柱对DOC、UV_(254)和COD_(Mn)这3个有机物指标的去除率分别稳定在30.64%、57.50%和30.00%以上,氨氮去除率稳定在88.93%左右,认为挂膜成功.扫描电镜图显示活性炭表面出现丰富的菌胶团,同时高通量测序也验证了活性炭中丰富多样的微生物群落结构.     

臭氧-接种生物滤池组合工艺去除饮用水中典型致嗅物质

通过在生物滤池表面接种MIB(2-甲基异茨醇)及geosmin(土臭素)降解菌,增强生物滤池的作用,并探讨臭氧-生物滤池组合工艺对MIB和geosmin的处理效果. 结果表明:单独接种生物滤池可使ρ(MIB)和ρ(geosmin)从初始的500ng/L分别降至125和112ng/L,MIB和geosmin的去除效果先随EBCT(空床停留时间)的延长而显著增加,但当EBCT大于20min后无明显变化;随着滤料深度的增加,滤池生物量逐渐降低,对污染物的去除率增加缓慢.在接种生物滤池前增加臭氧单元,当EBCT为20min、臭氧投加量为2mg/L时,臭氧-接种生物滤池组合工艺可去除84%的MIB和94%的geosmin,其中接种生物滤池单元中生物量随滤池深度的增加呈先增后减的趋势,滤料深度为100~200mm时,单位高度滤料的去除率最高. 采用臭氧-接种生物滤池组合工艺可有效去除水中的MIB和geosmin.      

臭氧生物活性炭工艺运行中产生溴酸盐的可能性分析

为合理评估应用臭氧生物活性炭工艺中溴酸盐的生成情况,提出既能保证出水水质又能降低溴酸盐超标风险的方案.进行了小试与中试试验,系统地从原水水质和工艺参数两个方面入手,研究水质因素、初始溴离子浓度和臭氧氧化条件等对溴酸盐生成的影响,同时分析生物活性炭对溴酸盐的去除能力.结果表明:高初始溴离子浓度水平和臭氧接触程度(Ct值)促使更多BrOx-生成.在相同Ct值条件下,升高臭氧投加浓度可使溴酸盐生成量增高200%左右.以长江南京段江心洲夹江下游原水进行臭氧生物活性炭深度处理不会产生溴酸盐超标风险.生物活性炭(BAC)对于溴酸盐去除效果并不明显.运用臭氧生物活性炭工艺进行深度处理时,工艺中应着重注意控制溴酸盐在臭氧化过程中的生成而非依靠后续生物活性炭将其去除.     

河道水旁路处理中试工艺中PPCPs的去除效果及机制

城市河道水中含有微量药物及个人护理品（pharmaceuticals and personal care products,PPCPs）,具有一定生态风险.本文系统考察了两种河道水旁路处理工艺（混凝沉淀-曝气生物滤池-超滤-臭氧和混凝沉淀-膜生物反应器-臭氧）对30种高检出PPCPs的去除效果,并通过沿程去除率调查和风险商模型分别评价了目标PPCPs的降解机制及整体生态风险的降低情况.结果表明,两种旁路处理工艺对各目标PPCPs均有较好去除效果;其中四环素类抗生素及咖啡因在生物段去除率超过90%,而磺胺类及氟喹诺酮类抗生素及其他药物仅在进水化学需氧量较高和较高水温条件下具有较好去除效果,但臭氧深度处理可对其进行有效削减;经全流程处理后各PPCPs累积去除率均可达92.5%以上.旁路处理可有效降低目标PPCPs生态风险,经处理后风险商值由原水的12.6降至总出水的0.2（风险阈值RQ_tot=1）,去除率达98.4%.     

臭氧组合工艺去除饮用水源水中有机物的效果

研究由臭氧氧化、生物处理、常规处理和活性炭吸附组成的臭氧组合工艺以及各单元工艺对饮用水源水中有机物的去除效果 .结果表明 ,由于预臭氧对有机物的氧化 ,减小了有机物的分子量 ,增加了可生物降解的有机物 ,从而强化了后续的生物处理和活性炭对有机物的去除 .整个工艺对有机物的控制能力很好 ,UV2 54、DOC、BDOC、AOC、THMFP和 HAAFP的去除率分别达到 95.1%、92.5%、98.4%、85.8%、63.1 %和 89.1% .预臭氧-生物陶粒的预处理对各有机物的去除效果在 50%左右 ,常规处理对各有机物的去除不尽相同 ,后臭氧 -活性炭对有机物的去除达到了 60 %左右 .     

预臭氧-常规处理工艺去除UV_(254)、2-MIB效果及两者相关性分析

为了分析预臭氧-常规处理工艺对UV_(254)、2-MIB的去除效果及两者相关性,采用国家标准监测法,于7—9月对太湖水源水及中试系统中预臭氧-常规处理工艺各阶段出水进行取样监测分析。结果表明:与一般常规处理工艺相比较,预臭氧-常规处理工艺对2-MIB的去除率提高75%左右,预臭氧2-MIB的去除率占整个工艺总去除率的90%左右,臭氧氧化作用能够有效地去除2-MIB;太湖水源水pH为7.9~8.10,温度为24~27℃,臭氧氧化后UV_(254)降低20%~30%。且工艺对二甲基异莰醇的去除效果与水体中UV_(254)的浓度呈负相关性。当水体中UV_(254)浓度由0.9 mg/L上升到1.3 mg/L时,预臭氧-常规处理工艺对2-MIB的去除率下降10%左右。     

O3-BAC深度处理石化废水厂尾水的特性及菌群结构分析

采用连续流O_3-BAC对华北某石化废水处理厂尾水进行了中试处理实验,研究了O_3氧化对COD及UV254处理效果的影响,同时对处理过程中有机物的变化特性及稳定运行30 d时BAC填料中的微生态环境进行了分析.结果表明,在O_3接触时间为40 min,O_3投加量为20 mg·L-1,BAC单元空床停留时间为1.5 h条件下,O_3-BAC工艺出水COD为24 mg·L-1,平均去除率为40.4%,相对于单独BAC工艺去除率提高10.0%,UV254的平均去除率为55.1%,且COD与UV254之间呈一定的相关性,相关系数R2为0.89;O_3氧化后相对分子质量1×103的比例由尾水中的69.0%提高到了87.0%,O_3-BAC工艺中NPOC的去除率为45.8%,较单独BAC工艺提高23.0%,且BAC单元去除的NPOC主要由相对分子质量1×103的组分所贡献;经GC-MS图谱及有机物统计分析,经O_3氧化后烷烃类、不饱和酯类及酚类等有机物得到明显的去除;O_3氧化后BAC单元的微生态环境得到明显改善,其中微生物种类(丰度在1.0%以上)由6种增加到了11种.O_3-BAC工艺可以有效应用于石化尾水的深度处理中.     

单级和两级串联臭氧-生物活性炭深度处理垃圾渗滤液的比较研究

使用单级和两级串联臭氧-生物活性炭(O3-BAC)处理垃圾焚烧渗滤液的二级生物处理尾水,比较研究了污染物去除效果.结果表明,臭氧投加量为200 mg·L-1时,两级串联O3-BAC对COD、UV254和色度的去除率分别为75.9%±2.1%、78.8%±2.9%和96.8%±0.9%,处理出水COD基本保持在100 mg·L-1以下,色度低于40倍,满足GB 16889-2008排放要求;而单级O3-BAC对COD、UV254和色度的去除率分别为68.2%±1.3%、69.7%±0.5%和92.5%±1.1%,处理出水COD和色度分别为150 mg·L-1和60倍,不能达到排放要求.单级O3-BAC在290 mg·L-1臭氧投加量下,才能达到两级串联O3-BAC在200mg·L-1臭氧投加量下的污染物去除效果.此外,两级串联O3-BAC在臭氧投加量200 mg·L-1时的总磷去除率为63.5%±4.4%,出水总磷浓度稳定在1 mg·L-1以下,直接满足GB 16889-2008排放要求.     

饮用水处理过程中全氟化合物的分布、转化及去向

全氟和多氟烷基物质(PFASs)存在于地表水、自来水甚至商业饮用水中,对人类健康构成威胁.在以太湖为源头的某大型饮用水处理厂(DWTPs)中研究了14种PFASs的检出和转化.结果表明,共有10种PFASs在水样中被检测到,说明PFASs在饮用水中分布广泛.原水中的PFASs总浓度为127.4ng·L^-1,其中最高浓度为全氟辛酸(PFOA, 49.8ng·L^-1).预臭氧会导致PFASs的浓度反向升高,这可能是由于前体物的存在或由短链向长链进行转化导致.常规处理工艺无法有效去除PFASs, O₃-BAC在DWTPs的处理过程中对PFASs的去除(20.74%)具有主导作用.O₃-BAC作为DWTPs的主要去除工艺,其反冲洗水中含有浓度较高的PFASs,分布特征与原水相似.利用中试装置,对比了5种常见的滤池反冲洗水处理工艺,结果表明,GAC-超滤可以在保证浊度较高去除率(99.08%)的基础上,吸附并截留一定量的PFASs.从三维荧光分析可得,GAC-超滤也可去除大部分荧光微污染物,对于原水含有较高浓...     

光催化/活性炭/纳滤组合工艺处理二级出水及对膜污染的控制

污水的资源化与回用可作为城市和各类建筑的非传统水源,必须满足相关水质标准,其中有机物一直是广泛关注的重要指标.本文采用华北某市大型污水厂的二级出水,研究了二氧化钛光催化氧化(UV-TiO_2)和颗粒活性炭(GAC)技术对溶解性有机物的去除特性以及对纳滤(NF)的膜污染控制特性,构建了UV-TiO_2/GAC/NF组合工艺,评价了组合工艺的有机物去除效能和膜污染控制作用,解析了影响NF膜污染程度的有机物种类和相对分子质量分布特征.结果表明,UV-TiO_2和GAC技术均可不同程度地缓解NF膜的不可逆污染、降低膜通量衰减速率; UV-TiO_2/GAC联用的不可逆膜污染程度比单独UV-TiO_2或GAC技术分别降低了48. 7%或61. 4%.类蛋白质和类腐殖质等有机污染物是不可逆膜污染的主要组分;相对分子质量为小于3×10~3和30×10~3～100×10~3的有机物是造成纳滤膜通量下降的主要因素. UV-TiO_2/GAC/NF组合工艺的COD、DOC和UV_(254)去除率为45. 7%、74. 5%和89. 2%,出水中COD、DOC和UV_(254)等有机物指标均得到有效去除.研究成果为城市和各类建筑非传统水源的深度净化与多途径回用提供了技术支持.     

臭氧生物活性炭技术应用中水质安全研究

臭氧生物活性炭工艺已经成为主要的饮用水深度处理技术之一,在国内外得到了应用,但是在运行中也陆续发现了一些新的水质问题,成为威胁饮用水水质安全的潜在因素.针对以上问题,对生产规模的臭氧生物活性炭组合工艺(60万m3/d)进行了系统调查研究,包括微生物安全性、水生动物过度滋生和化学稳定性等,期间并结合中试(10 m3/h)进行了研究.结果表明,臭氧生物活性炭技术在微生物安全方面是可靠的,应加强运行管理;臭氧生物活性炭工艺在运行过程中,会孳生大量的水生动物,这在我国高温高湿热地区更为显著,而且水生动物生长具有一定规律性,影响水质安全;在原水碱度低的情况下,臭氧生物活性炭工艺出水pH值会出现大幅下降现象,严重影响了水质化学稳定性.     

Addition of hydrogen peroxide for the simultaneous control of bromate and odor during advanced drinking water treatment using ozone

Complete removal of the characteristic septic/swampy odor from Huangpu River source water could only be achieved under an ozone dose as high as 4.0 mg/L in an ozone-biological activated carbon （O3- BAC） process, which would lead to the production of high concentrations of carcinogenic bromate due to the high bromide content. This study investigated the possibility of simultaneous control of bromate and the septic/swampy odor by adding H2O2 prior to the O3-BAC process for the treatment of Huangpu River water. H2O2 addition could reduce the bromate concentration effectively at an H2O2/O3 （g/g） ratio of 0.5 or higher. At the same time, the septic/swampy odor removal was enhanced by the addition of H2O2, although optimization of the H2O2/O3 ratio was required for each ozone dose. At an ozone dose of 2.0 mg/L, the odor was removed completely at an H2O2/O3 ratio of 0.5. The results indicated that H2O2 application at a suitable dose could enhance the removal of the septic/swampy odor while suppressing the formation of bromate during ozonation of Huangpu River source water.     

TiO2-石墨烯（Gn）复合材料光催化降解O3研究

通过改性Hummer法及溶胶凝胶法,制备出TiO2-石墨烯光催化复合材料.经吸附-光催化活性实验选出光催化活性最高的含C量为1.5%(质量分数)的TiO2-石墨烯复合材料,并在自行设计的模拟大型客机环境的气相光催化反应器中,进行O3光催化降解实验研究.结果表明,TiO2-石墨烯复合光催化材料在较短时间内对O3有较高的降解效率,且其光催化活性显著优于纯TiO2材料.初始O3浓度为(0.150～0.200)×10-6时,复合光催化剂受紫外光激发60 min的光催化降解率为66.12%,初始O3浓度为(0.950～1.000)×10-6时,其光催化降解率约为77%,较低浓度时((0.100～0.150)×10-6),O3去除率也能达到45.45%.此外,通过探讨光催化材料的重复使用性能,表明复合光催化剂重复使用4次以内,其对O3的光催化降解率保持基本稳定.     

臭氧对生物活性炭中微生物及出水消毒副产物的影响

为探究饮用水处理过程中臭氧(O_3)对生物活性炭(BAC)中微生物及出水消毒副产物(DBPs)的影响,以饮用水小试装置的O_3-BAC工段开展研究,系统分析在不同O_3浓度下的水质变化,溶解性有机物(DOM)特征,微生物活性和DBPs产生情况.结果表明,O_3对BAC过滤的影响主要表现为提升微生物对DOM的利用效率,但O_3浓度过高会导致出水中蛋白质和微生物代谢产物(SMPs)等有机物增加.当O_3浓度从0 mg·L~(-1)提升到2. 0 mg·L~(-1)时,BAC中微生物存活率从95. 10%降至62. 60%,但O_3将出水中难降解有机物转变为易生物降解物质,使得微生物活性提高了62. 52%,BAC的生物过滤得到强化;当O_3浓度增加到4. 0 mg·L~(-1)时,微生物存活率降至49. 90%,同时微生物产生的蛋白质和SMPs增加,导致含碳消毒副产物(CDBPs)和含氮消毒副产物(N-DBPs)的生成浓度与不通O_3相比分别上升41. 93%和7. 18%,大大增加水体潜在危险.综上,合适O_3浓度有利于O_3-BAC对DOM的去除,O_3浓度过高会导致BAC过滤效果变差并产生新的DBPs前体物.     

VOCs源强不确定性对臭氧生成及污染防治影响的模拟分析

本文基于三维区域空气质量模式WRF-Chem,通过修改模式化学模块,量化输出过程量和诊断量,提供了一种定量分析挥发性有机化合物(VOCs)源强不确定性对O3生成影响的方法.为无法定量计算VOCs源强导致的臭氧生成率[P(O3)]偏差,以及由此对O3体积分数分布和污染控制相关联的VOCs敏感区和NOx 敏感区分布的误判提供了方法参考.采用标准统计参数对WRF-Chem模式的气象场与污染场模拟性能进行了评估,相关指标均优于前人结果.以INTEX-B(intercontinental chemical transport experiment-phase B)人为源、FINNv1(fire inventory from NCAR version 1)生物质燃烧源和 MEGAN(model of emissions of gases and aerosols from nature)生物源作为基准源,并以卫星观测数据作为约束,对排放源进行改进,评估了源改进前后臭氧生成率[P(O3)]、O3体积分数和O3控制敏感区指标(Ln/Q)的变化情况.仅人为VOCs(AVOCs)源增加68％后,P(O3)模拟峰值增升比例达13％～82％,以北京观测站点为例,P(O3)模拟月均峰值增加42％(22.5×10-9 h-1).对P(03)形成贡献比例最大的主要化学反应是HO2+NO(占比约68％),AVOCs源增加68％后,该反应贡献比例下降至65％.在改进源下,P(O3)普遍增加达到2×10-9～4×10-9h-O3各季节增幅较大的区域均主要集中在京津冀、长三角和珠三角中心城市及周边区域,与我国大型城市区基本都是VOCs敏感区的结论一致.整体而言,VOCs源强改进后,Nox敏感区O3体积分数增加幅度不大,不超过4×10-9,而部分VOCs敏感区增幅超过20 x10-9.VOCs源强的不确定性会影响O3形成过程中Nox和VOCs敏感区的判断,特别是VOCs源强明显低估会夸大VOCs敏感区的范围,从而降低O3调控对策的有效性.